JPH0198955A - Enzyme electrode - Google Patents

Enzyme electrode

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JPH0198955A
JPH0198955A JP62256676A JP25667687A JPH0198955A JP H0198955 A JPH0198955 A JP H0198955A JP 62256676 A JP62256676 A JP 62256676A JP 25667687 A JP25667687 A JP 25667687A JP H0198955 A JPH0198955 A JP H0198955A
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JP
Japan
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enzyme
electrode
electrodes
insulating
film
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Application number
JP62256676A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Takizawa
滝澤 耕一
Satoshi Nakajima
聡 中嶋
Masato Arai
真人 荒井
Hideki Endo
英樹 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05DINORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D3/00Calcareous fertilisers

Abstract

PURPOSE:To obtain an enzyme electrode which allows mass production, low in cost, has high performance and easy to handle by providing an insulating base plate, >=2 electrodes, insulating protective film and immobilized enzyme film and detecting the concn. of a specific material based on the fluctuation in the enzyme concn. generated by the enzyme reaction in the immobilized enzyme film. CONSTITUTION:This electrode is constituted of the insulating base plate 2, >=2 kinds of the electrodes which respectively have reaction parts 3a, 4a, the insulating protective film 5 which covers and insulates the electrodes except at least the reaction parts 3a, 4a and the immobilized enzyme film 9 which is formed integrally to the base plate surface 2a and covers the electrode reaction parts 3a, 4a. The concn. of the specific chemical material is detected in accordance with the fluctuation in the enzyme concn. generated by the enzyme reaction in this enzyme film 9. Plural sets of the electrodes and the insulating protective film covering the electrodes are collectively provided on a large insulating flat plate and the individual insulating base plate can be formed by dividing this insulating flat plate and, therefore, the mass production of the enzyme electrodes is possible. The production cost of the enzyme electrode is reduced by the improvement in the yield and the reduction of the processing cost.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、酵素反応により生じた酸素濃度の変動に基
づいて、特定化学物質濃度の検出を行う酵素電極に関し
、詳しく言えば、量産化、高性能化及び取扱い容易化を
可能とする酵素電極に関する。
Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field This invention relates to an enzyme electrode that detects the concentration of a specific chemical substance based on changes in oxygen concentration caused by an enzyme reaction. , relates to an enzyme electrode that enables improved performance and ease of handling.

(ロ)従来の技術 酵素電極は、被検査液中に浸漬され、酵素反応に伴う、
反応物、生成物量の変動を電気化学的に測定することに
より、酵素の基質たる特定化学物質の濃度を検出するこ
とを可能とするものであり、上記反応物、生成物量を測
定する下地電極に、酵素を固定化した膜を装着してなる
ものである。
(b) Conventional technology Enzyme electrodes are immersed in a liquid to be tested, and as a result of the enzymatic reaction,
By electrochemically measuring changes in the amount of reactants and products, it is possible to detect the concentration of specific chemical substances that are enzyme substrates. , which is equipped with a membrane on which enzymes are immobilized.

従来の酵素電極のうち、下地電極として酸素電極として
用い、酸素濃度の変動に基づいて、特定化学物質濃度を
測定する酵素電極としては、第7図に断面を示すものが
知られている。
Among conventional enzyme electrodes, an enzyme electrode whose cross section is shown in FIG. 7 is known, which is used as an oxygen electrode as a base electrode to measure the concentration of a specific chemical substance based on fluctuations in oxygen concentration.

52は、作用電極であり、線状の(例えば直径0.5〜
1.0mm)の白金(pt )よりなる。この作用電極
52は、サポート部材53により絶縁されている。サポ
ート部材53の端面ば、研削、研磨加工が施され、作用
電極52の端面が露出し、作用電極反応面52aとされ
る。
52 is a working electrode, which is linear (for example, 0.5 to 0.5 in diameter).
1.0 mm) of platinum (pt). This working electrode 52 is insulated by a support member 53. The end face of the support member 53 is ground and polished, and the end face of the working electrode 52 is exposed and serves as a working electrode reaction surface 52a.

54は、対照電極であり、コイルバネ状の銀(Ag )
よりなる。この対照電極54の表面には、塩化銀(Ag
C1膜が形成されており、対照電極反応面54aとされ
る。
54 is a control electrode, which is made of silver (Ag) shaped like a coil spring.
It becomes more. The surface of this control electrode 54 is coated with silver chloride (Ag
A C1 film is formed and serves as a reference electrode reaction surface 54a.

作用電極52及び対照電極54は、共に合成樹脂等より
なるケース55に収納される。作用電極基端部52b及
び対照基端部54bには、それぞれリード線57.57
がはんだ付は等の手段により接続されると共に、これら
がエポキシ樹脂56により固められる。これより、作用
電極52と対照電極54が同軸状に配されて固定される
。この時、作用電極反応面52aは、ケース開口部55
aより外方に露出し、ケース端面55bに揃う。
The working electrode 52 and the reference electrode 54 are both housed in a case 55 made of synthetic resin or the like. Lead wires 57 and 57 are connected to the working electrode base end 52b and the control base end 54b, respectively.
They are connected by means such as soldering, and these are hardened with epoxy resin 56. As a result, the working electrode 52 and the reference electrode 54 are coaxially arranged and fixed. At this time, the working electrode reaction surface 52a is connected to the case opening 55.
It is exposed outward from point a and is aligned with the case end surface 55b.

ケース端面55bには、酸素透過性膜59が先ず装着さ
れ、その上に重ねて固定化酵素膜60が装着される。酸
素透過性膜59には、テフロン膜、ポリエチレン膜等が
使用される。固定化酵素膜60は、多孔性の高分子膜に
酵素を固定化してなるものである。酸素透過性膜59及
び固定化酵素膜60は、0リング58により、ケース5
5に固定される。
The oxygen permeable membrane 59 is first attached to the case end surface 55b, and the immobilized enzyme membrane 60 is attached thereon in an overlapping manner. For the oxygen permeable membrane 59, a Teflon membrane, a polyethylene membrane, or the like is used. The immobilized enzyme membrane 60 is formed by immobilizing an enzyme on a porous polymer membrane. The oxygen permeable membrane 59 and the immobilized enzyme membrane 60 are connected to the case 5 by the O ring 58.
It is fixed at 5.

ケース内部の空隙55cには、IM又は4Mの塩化カリ
ウム(KCffi)溶液、あるいはIM又は4Mの水酸
化カリウム(KOH)溶液が電解液として封入される。
An IM or 4M potassium chloride (KCffi) solution, or an IM or 4M potassium hydroxide (KOH) solution is sealed in the cavity 55c inside the case as an electrolyte.

55dは、この電解液の注入口である。55d is an injection port for this electrolyte.

(ハ)発明が解決しようとする問題点 上記従来の酵素電極は、その製造工程において、手作業
により1つずつ生産されており、大量生産が困難である
問題があった。この手作業は、微細な作業の連続であり
、例えば、作用電極52と、対照電極54を第7図に示
すように配して固定する作業、あるいは作用電極反応面
52aとケース端面55bとを揃える作業は、高度の熟
練と細心の注意を要している。また、材料の損失、特に
電極材料の損失が大きく、歩留りが低いという問題点が
あった。この歩留りが低いこと、及び上記作業のため、
加工費がかかり、酵素電極の製造コストが上昇する問題
点もあった。ちなみに、この加工費は、製造コストの6
0%〜80%を占めてい   ゛る。
(c) Problems to be Solved by the Invention The conventional enzyme electrodes mentioned above have been manufactured one by one manually in the manufacturing process, and there has been a problem in that mass production is difficult. This manual work is a series of detailed operations, such as arranging and fixing the working electrode 52 and the reference electrode 54 as shown in FIG. 7, or fixing the working electrode reaction surface 52a and the case end surface 55b. The work of assembling them requires a high degree of skill and careful attention. Further, there was a problem that the loss of materials, especially the loss of electrode materials, was large and the yield was low. Due to this low yield and the above work,
There were also problems in that processing costs were high and the manufacturing cost of the enzyme electrode increased. By the way, this processing cost is 6% of the manufacturing cost.
It accounts for 0% to 80%.

一方、上記従来の酵素電極51は、使用時に、以下の問
題点を生じていた。第1に、電極出力が変動したり、ノ
イズが生じ、測定精度が低下する問題点があった。これ
は、作用電極反応面52aを生成する際に、研削、研磨
加工が適用されるが、この加工中にサポート部材53中
に間隙、亀裂が生じ、この間隙、亀裂中に液体が侵入し
て生じるものである。また、酸素透過性膜59及び固定
化酵素膜60の密着の程度によっても電極出力が変動す
る。
On the other hand, the conventional enzyme electrode 51 described above has the following problems when used. First, there was a problem in that the electrode output fluctuated, noise occurred, and measurement accuracy decreased. This is because grinding and polishing are applied when producing the working electrode reaction surface 52a, but gaps and cracks are created in the support member 53 during this process, and liquid enters into these gaps and cracks. It is something that occurs. Further, the electrode output varies depending on the degree of close contact between the oxygen permeable membrane 59 and the immobilized enzyme membrane 60.

第2に、個々の酵素電極間で電極出力のばらつきが生じ
る問題点があった。これは、作用電極反応面52aが、
上述のように手作業により生成されており、その面積に
ばらつきが生じるからである。
Second, there is a problem in that the electrode output varies between individual enzyme electrodes. This means that the working electrode reaction surface 52a is
This is because, as described above, they are generated manually, and their areas vary.

第3に、取扱いが煩雑であるという問題点があった。こ
れは、内部に電解液が封入されているため、ケース端面
55bを下方に向けて使用しなければならないなど、電
極の使用態様に制限が加わるからである。また、酸素透
過性膜59と固定化酵素膜60を二枚重ねて使用するた
め、装着時に、これが破れるなどの取扱いの煩雑さを生
んでいた。
Thirdly, there is a problem that handling is complicated. This is because, since the electrolyte is sealed inside, there are restrictions on how the electrode can be used, such as having to use the electrode with the case end face 55b facing downward. Furthermore, since the oxygen permeable membrane 59 and the immobilized enzyme membrane 60 are used in a stacked manner, they may be torn during installation, resulting in cumbersome handling.

また、膜を二枚に重ねているため、応答速度が遅いとい
う問題点もあった。
Another problem was that the response speed was slow because two membranes were stacked on top of each other.

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、大量生産
可能でコストが低く、高性能で取り扱いの容易な酵素電
極の提供を目的としている。
This invention has been made in view of the above, and aims to provide an enzyme electrode that can be mass-produced, is low in cost, has high performance, and is easy to handle.

(ニ)問題点を解決するための手段 この発明の酵素電極の構成を、実施例に対応する第1図
(ロ)及び第2図(6)を用いて説明すると、絶縁基台
2と、この絶縁基台表面2aに形成され、互いに所定面
積比をなす反応部3a、4aをそれぞれ有する2以上の
電極3.4と、少なくともこれら反応部3a、4aを除
き電極3.4を被覆絶縁する感光性樹脂よりなる絶縁性
保護膜5と、絶縁基台表面2aに一体に形成され、電極
反応部3a、4aを被覆する固定化酵素膜9とを備え、
この固定化酵素膜内での酵素反応で生じる酸素濃度の変
動に基づいて、特定化学物質の濃度を検出するものであ
る。
(d) Means for solving the problems The structure of the enzyme electrode of the present invention will be explained using FIG. 1 (b) and FIG. 2 (6) corresponding to the embodiment. Two or more electrodes 3.4 are formed on the insulating base surface 2a and have reaction parts 3a and 4a having a predetermined area ratio with each other, and the electrodes 3.4 are covered and insulated except for at least these reaction parts 3a and 4a. It comprises an insulating protective film 5 made of photosensitive resin and an immobilized enzyme film 9 that is integrally formed on the insulating base surface 2a and covers the electrode reaction parts 3a and 4a,
The concentration of a specific chemical substance is detected based on the fluctuation in oxygen concentration caused by the enzyme reaction within this immobilized enzyme membrane.

(ホ)作用 この発明の酵素電極は、絶縁基台表面2aに電極3.4
を設けるものであるが、大きな絶縁平板上に複数組の電
極及びこれらを被覆する絶縁性保護膜とを一括して設け
、この絶縁平板を分割して個々の絶縁基台とできるから
、酵素電極の大量生産が可能となる。
(E) Function The enzyme electrode of the present invention has electrodes 3.4 on the insulating base surface 2a.
However, since multiple sets of electrodes and an insulating protective film covering them are provided on a large insulating flat plate, and this insulating flat plate can be divided into individual insulating bases, the enzyme electrode mass production becomes possible.

また、電極の形成には、真空蒸着、スパッタリング、印
刷等の膜形成技術が、絶縁性保護膜の形成には、ホトリ
ングラフイー技術が適用できるが、これらの技術の自動
化は周知で容易であるから、酵素電極の製造工程が自動
化でき、その加工費を低減することが可能である。
In addition, film formation techniques such as vacuum evaporation, sputtering, and printing can be applied to form electrodes, and photolithography technology can be applied to form insulating protective films, but automation of these techniques is well known and easy. Because of this, the manufacturing process of enzyme electrodes can be automated and the processing cost can be reduced.

さらに、材料損失、特に電極材料の損失が小さくでき、
歩留りの向上が可能となる。この歩留りの向上及び加工
費の低減により、酵素電極の製造コストを低減すること
ができる。
Furthermore, material loss, especially loss of electrode material, can be reduced.
Yield can be improved. This improvement in yield and reduction in processing costs can reduce the manufacturing cost of enzyme electrodes.

一方、この発明の酵素電極におていは、製造工程中に電
極の研削、研磨が含まれないため、電極反応面周辺の絶
縁基台、絶縁保護膜に亀裂や間隙が生じず、これらに起
因するノイズが防止される。
On the other hand, in the enzyme electrode of the present invention, since grinding and polishing of the electrode is not included in the manufacturing process, cracks and gaps do not occur in the insulating base and insulating protective film around the electrode reaction surface. noise is prevented.

また、電極反応部の面積は、ホトリソグラフィー技術を
適用して高精度で定めることができ、個々の酵素電極間
における出力のばらつきが解消される。
Furthermore, the area of the electrode reaction area can be determined with high precision by applying photolithography technology, eliminating variations in output between individual enzyme electrodes.

さらに、絶縁基台表面に固定化酵素膜が一体に形成され
るから、従来のように固定化酵素膜、酸素透過性膜を二
枚重ねて装着する必要がなくなり、取扱いが容易となる
と共に、固定化酵素膜の密着度の差異により生じる、電
極出力の変動が解消される。
Furthermore, since the immobilized enzyme membrane is integrally formed on the surface of the insulating base, there is no need to attach two layers of the immobilized enzyme membrane and oxygen permeable membrane as in the past, making handling easier and improving the immobilization. Fluctuations in electrode output caused by differences in the degree of adhesion of enzyme membranes are eliminated.

加えて、電解液が不要であるから、使用の態様の制限が
なくなり、取扱いも容易となる。
In addition, since an electrolytic solution is not required, there are no restrictions on the mode of use, and handling becomes easy.

(へ)実施例 この発明の一実施例を第1図乃至第6図に基づいて以下
に説明する。
(F) Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.

この実施例に係る酵素電極は、酵素としてグルコースオ
キシダーゼ(COD)を用い、血液等の被検査液中のグ
ルコース濃度を測定するためのものである。この実施例
酵素電極を、製造工程を追いながら説明する。
The enzyme electrode according to this example uses glucose oxidase (COD) as an enzyme and is used to measure the glucose concentration in a test liquid such as blood. This example enzyme electrode will be explained while following the manufacturing process.

第1図(a)は、アルミナセラミック板(絶縁平板)1
2の表面12aに、区画線13、・・・・、13を形成
した状態を示している。アルミナセラミック板12は、
後に分割されて絶縁基板2を構成するものであり、例え
ばアルミナ96%の、50mmX50mm、厚さ0.4
 mmのものが使用される。区画線13は、レーザ加工
により形成される切れ目であり、その深さは、アルミナ
セラミック板12の厚さの約1/2とされる〔第2図(
a)参照〕。なお、絶縁平板の材質及び形状、区画線の
形成方法は、上述のものに限定されず適宜設計変更可能
である。
Figure 1 (a) shows alumina ceramic plate (insulating flat plate) 1
A state in which partition lines 13, . . . , 13 are formed on the surface 12a of 2 is shown. The alumina ceramic plate 12 is
It is later divided to form the insulating substrate 2. For example, it is made of 96% alumina, 50 mm x 50 mm, and 0.4 mm thick.
mm is used. The partition line 13 is a cut formed by laser processing, and its depth is approximately 1/2 of the thickness of the alumina ceramic plate 12 [Fig.
See a)]. Note that the material and shape of the insulating flat plate and the method of forming the partition line are not limited to those described above, and the design can be changed as appropriate.

アルミナセラミック板表面12aの、区画線13で区切
られる区画14、・・・・、14には、−括して作用電
極3、・・・・、3が形成される〔第1図(b)及び第
2図ら)参照〕。各作用電極3は、帯状(例えばlX1
1mm、厚さ1500人)の白金薄膜であり、メタルマ
スクを用いてスパッタリングにより形成される。
Working electrodes 3, . . . , 3 are collectively formed in sections 14, . and Figure 2 et al.)]. Each working electrode 3 has a strip shape (for example, lX1
It is a platinum thin film with a thickness of 1 mm and a thickness of 1,500 mm, and is formed by sputtering using a metal mask.

次に、区画14、・・・・、14に、−括して対照電極
4、・・・・、4が形成される〔第1図(C)及び第2
図(C)参照〕。各対照電極4は、帯状(IXIIM、
厚さ1500人)の銀薄膜であり、スパッタリング又は
真空蒸着により形成される。各区画14には、作用電極
3と対照電極4の一対が形成されることとなる。
Next, control electrodes 4, . . . , 4 are collectively formed in the sections 14, .
See figure (C)]. Each control electrode 4 has a strip shape (IXIIM,
It is a thin silver film with a thickness of 1,500 mm) and is formed by sputtering or vacuum evaporation. A pair of working electrode 3 and reference electrode 4 will be formed in each section 14 .

アルミナセラミック板表面12a全面には、感光性ポリ
イミド樹脂(フォトニス:登録商標)が塗布されて感光
性樹脂膜15が形成される〔第1図(d)及び第2図(
d)参照〕。この感光性樹脂膜15は、感光性ポリイミ
ドに限定されないのはもちろんである。
A photosensitive polyimide resin (Photovarnish: registered trademark) is applied to the entire surface of the alumina ceramic plate surface 12a to form a photosensitive resin film 15 [FIG. 1(d) and FIG.
See d)]. Of course, this photosensitive resin film 15 is not limited to photosensitive polyimide.

感光性樹脂膜15には、ホトマスク(図示せず)がかけ
られて露光した後、現像・リンスされ不要な部分が除去
され、各区画14に、絶縁性保護膜5が形成される〔第
1図(e)及び第2図(e)参照〕。
The photosensitive resin film 15 is covered with a photomask (not shown), exposed, developed and rinsed to remove unnecessary parts, and an insulating protective film 5 is formed in each section 14. See Figure (e) and Figure 2 (e)].

絶縁性保護膜5は、作用電極3及び対照電極4を被覆絶
縁する。
The insulating protective film 5 covers and insulates the working electrode 3 and the reference electrode 4.

絶縁性保護膜5には、窓部5aa、5ab、5ba、5
bbが形成されている。窓部5aaは、作用電極3の一
部を露出させて、作用電極反応面3aとするもので、例
えば0.2X0.2nvnの大きさとされる。窓部5b
aは、対照電極4の一部を露出させて、対照電極反応面
4aとするもので、例えば0.4X5.Ommの大きさ
とされる。窓部5aaと窓部5baとの面積比は1:5
0とされている。
The insulating protective film 5 has window portions 5aa, 5ab, 5ba, 5.
bb is formed. The window portion 5aa exposes a part of the working electrode 3 to serve as the working electrode reaction surface 3a, and has a size of, for example, 0.2×0.2nvn. Window part 5b
A is for exposing a part of the control electrode 4 to form a control electrode reaction surface 4a, for example, 0.4×5. The size is 0mm. The area ratio of window portion 5aa and window portion 5ba is 1:5.
It is considered to be 0.

一方、窓部5ab、5bbは、それぞれ作用電極3及び
対照電極4の他の一部を露出させ、接続部3b、4bと
するものである。
On the other hand, the windows 5ab and 5bb expose other parts of the working electrode 3 and the reference electrode 4, respectively, and serve as connection parts 3b and 4b.

次に、アルミナセラミック板12は区画線13に沿って
分割され、個々の絶縁基板(絶縁基台)2とされる〔第
1図(f)及び第2図(f)参照〕。各々の絶縁基板2
の接続部3b、4bには、導電性接着剤又ははんだを使
用して、リード線7.7が接続され、エポキシ樹脂6で
封止される。この状態のものでは、下地電極10と呼ば
れる。
Next, the alumina ceramic plate 12 is divided along the partition lines 13 to form individual insulating substrates (insulating bases) 2 [see FIG. 1(f) and FIG. 2(f)]. Each insulation board 2
Lead wires 7.7 are connected to the connecting portions 3b and 4b using conductive adhesive or solder, and sealed with epoxy resin 6. In this state, it is called a base electrode 10.

作用電極反応面3a上には、塩化銀膜8が形成されてい
る。この塩化銀膜8は、次のようにして形成される。ま
ず、対照電極反応面4aを図示しない白金電極と共に、
0.1〜1.0Mの塩酸溶液(HCj2)中に浸漬し、
0.1〜10 m A / crn−2の電流密度で電
解すればよい。対照電極反応面4aに塩化銀IJHを形
成することは必ずしも必要でないが、酸素電極としては
良好な結果が得られる。
A silver chloride film 8 is formed on the working electrode reaction surface 3a. This silver chloride film 8 is formed as follows. First, the control electrode reaction surface 4a is placed together with a platinum electrode (not shown).
Immersed in 0.1-1.0M hydrochloric acid solution (HCj2),
Electrolysis may be performed at a current density of 0.1 to 10 mA/crn-2. Although it is not absolutely necessary to form silver chloride IJH on the reference electrode reaction surface 4a, good results can be obtained as an oxygen electrode.

次に絶縁基台2表面には、固定化酵素膜9が形成される
。先ず、下地電極10を、3%アセチルセルロース溶液
(アセトン:シクロヘキサノン−4:1)に浸漬し、デ
イツプコーティングにより第1のアセチルセルロース膜
9aを形成する。
Next, an immobilized enzyme film 9 is formed on the surface of the insulating base 2. First, the base electrode 10 is immersed in a 3% acetylcellulose solution (acetone:cyclohexanone-4:1), and the first acetylcellulose film 9a is formed by dip coating.

続いて、酵素層9bが形成される。この酵素層9bは、
微量の酵素溶液をマイクロピペット第1のアセチルセル
ロース膜9a上に滴下し、これを風乾させて形成される
。この酵素溶液は、グルコースオキシダーゼ2■を、0
.1Mリン酸緩衝液(pH6,0)100μβに溶解し
たものと、同じリン酸緩衝液で調製された0、5%グル
タルアルデヒド溶液とを混合してなるものである。
Subsequently, enzyme layer 9b is formed. This enzyme layer 9b is
It is formed by dropping a small amount of enzyme solution onto the first acetylcellulose membrane 9a with a micropipette and air drying it. This enzyme solution contains glucose oxidase 2■, 0
.. It is prepared by mixing a solution dissolved in 100 μβ of 1M phosphate buffer (pH 6,0) and a 0.5% glutaraldehyde solution prepared in the same phosphate buffer.

さらに、下地電極10には、第2のアセチルセルロース
膜9Cが形成される。この第2のアセチルセルロース膜
9cも、デイツプコーティングにより形成され、下地電
極10を2%アセチルセルロース1m(アセトン:エタ
ノール−4=1)に浸漬して形成される。
Furthermore, a second acetyl cellulose film 9C is formed on the base electrode 10. This second acetylcellulose film 9c is also formed by dip coating, and is formed by immersing the base electrode 10 in 1 m of 2% acetylcellulose (acetone:ethanol-4=1).

次に、実施例酵素電極1の特性測定の結果を説明する。Next, the results of measuring the characteristics of the example enzyme electrode 1 will be explained.

第3図は、特性測定に使用された測定系21を示してい
る。22は、恒温槽であり、内部にp H7,0に調製
された0、1Mリン酸緩衝液23が、一定温度に保たれ
て貯溜されている。このリン酸緩衝液23は、スター5
24により撹拌される。25は、このスター524の回
転子である。
FIG. 3 shows the measurement system 21 used to measure the characteristics. Reference numeral 22 denotes a constant temperature bath, in which a 0.1M phosphate buffer solution 23 adjusted to pH 7.0 is stored at a constant temperature. This phosphate buffer 23 is star 5
24. 25 is a rotor of this star 524.

酵素電極1のリード線7は、エレクトロン・メータ26
に接続され、所定の印加電圧(この実施例の場合は一〇
、6V)が加えられる。エレクトロン・メータ26には
、レコーダ27が接続され、酵素電極1の電極出力(電
流値)が記録される。
The lead wire 7 of the enzyme electrode 1 is connected to the electron meter 26
A predetermined applied voltage (10.6 V in this embodiment) is applied. A recorder 27 is connected to the electron meter 26 and records the electrode output (current value) of the enzyme electrode 1.

第4図は、酵素電極1を構成する下地電極10が酸素電
極として確実に挙動しているかを試験した結果を示して
いる。この試験では、測定系2Iのリン酸緩衝液23中
に、ハイドロサルファイドナトリウム(N a z S
 z Oa )溶液を注入し、リン酸緩衝液23のN 
a 2 S t O4濃度を0.4mM及び0.8mM
にしている。リン酸緩衝液23中の溶存酸素レベルは、
NazS、O,の還元作用により低下するが、電極出力
も、Na25z04濃度に応じて減少する。すなわち、
下地電極10が酸素電極として確実に挙動していること
が確認できる。なお、第4図横軸は、NazS20a溶
液注入後の経過時間を示している。
FIG. 4 shows the results of a test to determine whether the base electrode 10 constituting the enzyme electrode 1 behaves reliably as an oxygen electrode. In this test, sodium hydrosulfide (N az S
z Oa ) solution and phosphate buffer 23 N
a2StO4 concentration 0.4mM and 0.8mM
I have to. The dissolved oxygen level in phosphate buffer 23 is
Although it decreases due to the reducing action of NazS, O, the electrode output also decreases according to the Na25z04 concentration. That is,
It can be confirmed that the base electrode 10 behaves reliably as an oxygen electrode. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the elapsed time after injection of the NazS20a solution.

第5図は、測定系21のリン酸緩衝液23を、いくつか
のグルコース濃度(■/d1)とした時の、電極出力(
nA)をプロットしたものである。リン酸緩衝液23を
、所定のグルコース濃度とするには、所定量のグルコー
ス溶液(例えば100μ!!、)を注入する。この時、
固定化酵素膜9内で、この反応に伴う、酸素(0□)濃
度の変動に応じた電極出力が得られるのが、第5図に示
されている。
FIG. 5 shows the electrode output (
nA) is plotted. To adjust the phosphate buffer 23 to a predetermined glucose concentration, a predetermined amount of glucose solution (for example, 100 μ!!) is injected. At this time,
FIG. 5 shows that an electrode output is obtained in the immobilized enzyme membrane 9 according to the variation in the oxygen (0□) concentration accompanying this reaction.

第5図中、各点を結ぶ線を検量線として、任意のグルコ
ース濃度を測定することができる。
An arbitrary glucose concentration can be measured using the line connecting each point in FIG. 5 as a calibration curve.

第6図は、この実施例酵素電極の変形例を示している。FIG. 6 shows a modification of the enzyme electrode of this embodiment.

この変形例酵素電極31は、先に述べた酵素電極1と比
較すると、絶縁基板32の一表面32aに作用電極33
を、他の表面32bに作用電極24を形成している点が
相違する。
This modification enzyme electrode 31 has a working electrode 33 on one surface 32a of the insulating substrate 32, compared to the enzyme electrode 1 described above.
The difference is that a working electrode 24 is formed on the other surface 32b.

作用電極33は、白金薄膜よりなり、感光性樹脂からな
る絶縁性保護膜35で被覆絶縁されている。この絶縁性
保護膜35には、窓35aが設けられ、作用電極33の
一部を反応面33aとしている。また、絶縁性保護膜3
5には、図示しないもう1つの窓部が設けられており、
作用電極33の他の一部を接続部(図示せず)としてい
る。この接続部には、リード線37が接続されて、エポ
キシ樹脂36で封止される。
The working electrode 33 is made of a platinum thin film, and is covered and insulated with an insulating protective film 35 made of a photosensitive resin. This insulating protective film 35 is provided with a window 35a, and a part of the working electrode 33 serves as a reaction surface 33a. In addition, the insulating protective film 3
5 is provided with another window (not shown),
The other part of the working electrode 33 is used as a connection part (not shown). A lead wire 37 is connected to this connection portion and sealed with epoxy resin 36.

一方、対照電極34は、銀薄膜よりなり、絶縁性保護膜
35”で被覆絶縁されている。この絶縁保護膜35゛に
も窓部35”aが設けられており、対照電極34の一部
を露出させて反応面34aとしている。この反応面34
a上には、塩化銀膜38が重ねて形成されている点は、
先と同様である。
On the other hand, the reference electrode 34 is made of a thin silver film, and is covered and insulated with an insulating protective film 35''. This insulating protective film 35'' is also provided with a window 35''a, and a part of the reference electrode 34 is is exposed to form a reaction surface 34a. This reaction surface 34
The silver chloride film 38 is formed overlappingly on a.
Same as above.

絶縁性保護膜35′にも、やはりもう一つの図示しない
窓部が設けられており、対照電極34の他の一部を露出
させて、接続部(図示せず)としている。この接続部に
もリード37が接続され、エポキシ樹脂(図示せず)で
封止される。
Another window (not shown) is also provided in the insulating protective film 35', exposing another part of the reference electrode 34 to serve as a connection part (not shown). A lead 37 is also connected to this connection portion and sealed with epoxy resin (not shown).

絶縁基板32には、固定化酵素膜39が形成される。こ
の固定化酵素膜39も、先と同様にデイツプコーティン
グにより形成される第1及び第2のアセチルセルロース
膜39a、39cと酵素層39bとより構成されるもの
である。この変形例では絶縁基板32の両面32a、3
2bにそれぞれ作用電極33、対照電極34を形成して
いるから、−層の小形化を図ることができる。
An immobilized enzyme film 39 is formed on the insulating substrate 32 . This immobilized enzyme membrane 39 is also composed of first and second acetyl cellulose membranes 39a, 39c and an enzyme layer 39b formed by dip coating as before. In this modification, both surfaces 32a and 3 of the insulating substrate 32
Since the working electrode 33 and the control electrode 34 are formed on each of the electrodes 2b, the - layer can be made smaller.

なお、上記実施例では、固定化酵素膜に酵素として、グ
ルコースオキシグーゼを固定化しているが、酵素はこれ
に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。
In the above example, glucose oxyguse is immobilized as an enzyme on the immobilized enzyme membrane, but the enzyme is not limited to this, and the design can be changed as appropriate.

(ト)発明の詳細 な説明したように、この発明の酵素電極は、大量生産が
可能である利点を有し、また、歩留まりを向上でき、製
造コストを低減できる利点を有している。
(g) As described in detail of the invention, the enzyme electrode of the present invention has the advantage of being mass-producible, and also has the advantage of being able to improve yield and reduce manufacturing costs.

一方、この発明の酵素電極は、電極出力が安定し、ノイ
ズが少なく、高精度の測定を行える利点を有している。
On the other hand, the enzyme electrode of the present invention has the advantage of stable electrode output, low noise, and high precision measurement.

また、個々の酵素電極間の電極出力のばらつきが解消で
きる利点を有している。さらに取扱いが容易であり、使
用の態様も制限されない利点をも有している。
Further, it has the advantage that variations in electrode output between individual enzyme electrodes can be eliminated. Furthermore, it has the advantage that it is easy to handle and there are no restrictions on how it can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、第1図(b)、第1図(C)、第1図(
d)、第1図(e)、第1図(f)及び第1図(2)は
、この発明の一実施例に係る酵素電極の製造工程を説明
する図、第2図(a)は、第1図(a)中IIa−Il
a線における要部断面図、第2図0))は、第1図(b
)中nb−■b線における要部断面図、第2図(C)は
、第1図(C)中■c−Ilc線における要部断面図、
第2図(d)は、第1図(d)中Ird−Ird線にお
ける要部断面図、第2図(e)は、第1図(e)中Ue
−Ile線における要部断面図、第2図(f)は、第1
図げ)中11f−Iff線における断面図、第2図(9
)は、第1図(9)中Irg−IIg線における断面図
、第3図は、同酵素電極の特性測定に使用された測定系
を説明する図、第4図は、同酵素電極を構成する下地電
極の特性を説明する図、第5図は、同酵素電極のグルコ
ース濃度と電極出力との関係を示す図、第6図(a)は
、同酵素電極の変形例を示す外観斜視図、第6図(b)
は、第6図(a)中vrb−vrb線における断面図、
第7図は、従来の酵素電極の縦断面図である。 1・31:酵素電極、2・32:絶縁基板、3・33:
作用電極、4・34:対照電極、3a・33a:作用電
極反応面、 4a・34a:対照電極反応面、 5・35・35゛:絶縁性保護膜、 9・39:固定化酵素膜。 特許出願人     立石電機株式会社代理人  弁理
士  中 村 茂 信 第1図(f) 第2図(f) a   2 Q  ○  ○  OOO。 c’u   o   co   Φ  ぐ  O」(V
u)  9罪?) (Vu)η丁噌扁 「(〜IY) IY)ママ頃り】
Figure 1(a), Figure 1(b), Figure 1(C), Figure 1(
d), FIG. 1(e), FIG. 1(f), and FIG. 1(2) are diagrams explaining the manufacturing process of an enzyme electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) is a , IIa-Il in FIG. 1(a)
A sectional view of the main part taken along line a, Fig. 2 0)) is similar to Fig. 1 (b
2(C) is a sectional view of the main part taken along line nb-■b in FIG. 1(C),
FIG. 2(d) is a sectional view of the main part taken along the Ird-Ird line in FIG. 1(d), and FIG.
-Ile line sectional view of the main part, FIG. 2(f) is the first
Fig. 2) Cross-sectional view taken along line 11f-Iff in middle
) is a cross-sectional view along the Irg-IIg line in Figure 1 (9), Figure 3 is a diagram explaining the measurement system used to measure the characteristics of the enzyme electrode, and Figure 4 is the structure of the enzyme electrode. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the glucose concentration and electrode output of the enzyme electrode, and FIG. 6(a) is an external perspective view showing a modification of the enzyme electrode. , Figure 6(b)
is a cross-sectional view taken along the vrb-vrb line in FIG. 6(a),
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a conventional enzyme electrode. 1.31: Enzyme electrode, 2.32: Insulating substrate, 3.33:
Working electrode, 4/34: Control electrode, 3a/33a: Working electrode reaction surface, 4a/34a: Control electrode reaction surface, 5/35/35゛: Insulating protective film, 9/39: Immobilized enzyme membrane. Patent Applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Representative Patent Attorney Shigeru Nakamura Figure 1 (f) Figure 2 (f) a 2 Q ○ ○ OOO. c'u o co Φ gu O" (V
u) Nine sins? ) (Vu) η Dingsobian “(~IY) IY) Mama Korori”

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁基台と、この絶縁基台表面に形成され、互い
に所定面積比をなす反応部をそれぞれ有する2以上の電
極と、少なくともこれら反応部を除き前記電極を被覆絶
縁する、感光性樹脂よりなる絶縁性保護膜と、前記絶縁
基台表面に一体に形成され、前記電極反応部を被覆する
固定化酵素膜とを備え、この固定化酵素膜内での酵素反
応で生じる酸素濃度の変動に基づいて、特定化学物質の
濃度を検出する酵素電極。
(1) An insulating base, two or more electrodes formed on the surface of the insulating base and each having a reaction area having a predetermined area ratio to each other, and a photosensitive resin that covers and insulates the electrodes except for at least these reaction areas. an insulating protective film made of An enzyme electrode that detects the concentration of specific chemicals based on
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541453A (en) * 1999-04-06 2002-12-03 オールメディカス コーポレイション Electrochemical biosensor test strip, method for producing the same, and electrochemical biosensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541453A (en) * 1999-04-06 2002-12-03 オールメディカス コーポレイション Electrochemical biosensor test strip, method for producing the same, and electrochemical biosensor

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